过程控制的特点及其在化工生产中的应用

本文由桥梁专家1号页献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 第6期过程控制的特点及其在化工生产中的应用 35 过程控制的特点及其在化工生产中的应用 杜卫刚 （淮阴工学院，淮安,223001） 摘 要过程控制是化工生产的重要环节，本文介绍了 PL C、、控制系统 各自的特点和在化工DCS FCS领域的应用。关键词过程控制控制系统 PL C DCS FCS 特点化工生产应用 1 引言 化工生产具有易燃、、易爆腐蚀性强、连续生产、工艺操作条件苛刻等特点。 其中，对工艺参数的控制是一个重要的环节，过程控制系统完成对工艺参数的检测、 显示、记录、控制、报警等功能，它对正确地指导生产操作、保证生产安全、保 证产品产量和质量起着极其重要的作用。过程控制系统的特点是对生产过程进行实时控 制，控制过程复杂、监控参数多且数据变化快、数据处理及存储量大。因此实际应用 时应根据过程控制系统的特点及不同生产工艺过程的控制要求，采用不同的控制系统，才 可以既安全可靠又经济高效地完成生产任务。目前，国内先进的大中型化工行业的过程 控制基本上以采用PL C和DCS为主，而FCS则是由 DCS与PL C发展而来。FCS不仅具备DCS与PL C的特点，而且功能 更加完善。目前，新型的DCS与新型的PL C都有向对方靠拢的趋势。新型 Co nt roller ）简称PL C ,它是一种以微处理器为核心, 综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种工业自动控制装置。它的主要 特点是体积小、功能强；工作可靠，运行速度快；积木式结构，组合灵活；具有良 好的兼容性；程序编制及生成简单、丰富；网络功能强。 PL C系统能很好地完成工业实时顺序控制、条 件控制、计数控制、步进控制等功能；能够完成模/数（A/D）和数/模（D/A） 转换、数据处理、通讯联网、实时监控等功能。 2. 2 DCS DCS 是分散控制系统（Dist ributed Co nt rol System）的简称， 国内一般习惯称为集散控制系统。 它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机 系统，综合了 计算机（Co mp uter ）、通讯（Co mmunicatio n）、显示（CR T） 和控制（Co nt rol ）等4C技术。它采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中 的基本设计思想，多层分级、合作自治的结构形式，同时也为正在发展的先进过程控制 系统提供了必要的工具和手段。DCS具有以下特点 2. 2. 1高可靠性 的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PL C在处理闭环控制方面也不差，并 且两者都能组成大型网络。DCS与PL C的适用范围已有很大的交叉。本文简要分析了 PL C、DCS及FCS的特点以及在化工生产过程控制中的应用。 山于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某 一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承 担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的 http//www. cnki. net 2 2. 1 各种控制系统的特点 PL C 可编程序逻辑控制器（Programmable Lo gical 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 36 四川化工9卷 第2006年第6期现场总线而言，只要 遵循该类型现场总线的总线协议，就对其产品是开放的，并具有互操作性FCS系统的基 础是数字智能现场装置，系统结构具有高度的分散性；通过使用现场总线，用户可以大 量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全 互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。因此，系 统安全性高，扩展灵活，可大大降低安装成本。 专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 2. 2. 2开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设 计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统 功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其 它计算机的工作。 2. 2. 3灵活性 通过组态软件，根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量信号与控制信 号及相互间连接关系，从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成 所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。 2. 2. 4易于维护 3 在化工生产中的应用 随着微电子技术尤其是个人计算机技术的飞速 发展,PL C和DCS的性能都有了较大的改进，PL C大大提高了数据处理能力和监控 功能，DCS系统向开放性发展，操作站采用工控机，操作系统采用通用的Window s N T 或Windows2000操作平台，PC机丰富的软件资源得以应用，因而大大降低了系统的繁 琐程度和价格，提高了系统的性价比。PL C和 DCS在抢占市场的过程中，两者相互借鉴、渗透、融 功能单一的小型或微型专用计算机具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计 算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。 2. 2. 5协调性 合，极大地增加了用户在设计和使用中的选择性。同时，由于各种控制系统生产制造 厂较多，产品更新换代快，也给系统选择带来了一定困难。而走向实用化的FCS ,也正 以迅猛的势头快速发展，是目前世界上最新型的控制系统。PLC、DCS和FCS已经在化 工、轻工等诸多领域发挥越来越重要的作用。如国内许多啤酒厂的发酵罐群控制系统 采用PLC系统来控制发酵罐的温度、压力；链条锅炉系统、焦化化工控制领域、污 水处理、磷化工等的DCS控制系统；大颗粒尿素生产中的FCS技术等。 各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控 制系统的总体功能和优化处理。 2. 2. 6控制功能齐全 控制算法丰富，集连续控制、顺序控制于一体，可实现串级、、前馈解耦、自 适应和预测控制等先进 控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。 DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计 算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成， 也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 2. 3 FCS 4 结语 综上所述，由于PL C、 、DCS FCS的良好性能， 现场总线控制系统Fieldbus Co nt rol System 简称FCS。它把控制功能彻底分 散到现场总线仪表，真正实现了 DCS的分散控制。FCS主要有以下特点FCS系统的核 心是总线协议，即总线标准，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键 技术与有关的设备也就被确定。开放的现场总线控制系统具有高度的互操作性，就一个特 定类型的 已经在现代工业中发挥了巨大作用，特别是在